2023年3月20日🦽，太阳2張金林教授團隊在環境科學與生態學權威國際期刊Journal of Hazardous Materials（中科院一區TOP，2021年影響因子14.224）在線發表了題為“Hydroxylation of some emerging disinfection byproducts (DBPs) in water environment: Halogenation induced strong pH-dependency”的研究論文。該研究從分子水平揭示了鹵代芳香類汙染物的pH依賴性羥基化降解機製9️⃣。我校太阳2娱乐農藥學系青年才俊安澤秀副教授和農藥學博士研究生楊冬臣為共同第一作者，我校張金林教授和山東大學何茂霞教授為通訊作者🏃🏻➡️。研究工作得到了國家自然科學基金（22276109、21777087、21876099和31471786）的資助。
鹵代芳香類化合物是典型的消毒副產物🌍，同時也是農藥合成中的重要前體化合物，會隨農藥工業廢水的排放進入到水環境中，破壞生態平衡、危害動物和人體健康🙎🏻♂️。為有效去除水環境中的芳香類汙染物，高級氧化技術（AOP）作為新興的化學處理方法應運而生。在AOP中，pH是影響汙染物去除效率的重要環境參數之一▶️。該研究通過多種理論計算方法🧑🏼🎓，為UV/H2O2工藝中氯酚和鹵代吡啶酚的pH依賴性羥基化反應提供了熱力學和動力學見解。此外🧚🏿，為進行生態風險評估🧑🏽🔬，還探討了不同取代基及反應前後對生態毒性和生物積累效應的影響。該項綜合性研究揭示了鹵素取代的強大作用🧈，為在分子水平上理解可解離汙染物的pH依賴性羥基化降解規律開辟了一條廣闊的道路🦣。
熱力學結果表明，在HO• 與37種不同解離形態的反應中，自由基加合物的形成（RAF）為主要反應路徑，其反應活性隨鹵代數目的增加而降低🦔。與氯酚相比，N取代降低了反應活性；與氯代吡啶酚相比，Br取代對反應活性影響不大🚶♀️➡️。當中性分子解離為陰離子時👋🏼，反應活性大大升高。
Fig. 2. Three hydroxylation reaction mechanisms of chlorophenols and halogenated pyridinols.
動力學結果表明，羥基化二級速率常數（k值）隨pH值從0~10增大而增大🤏🏽，隨pH值從10~14增大而減小。與苯酚相比🚿，氯酚的氯代數目越大，k值的pH敏感性越大；與氯酚相比🧆，N取代進一步增強了k值的pH敏感性🎨。隨著pH從2升高至10.5，降解效率先升高後降低，隨著鹵代數目的增加，降解效率範圍增大👱🏻♂️，pH敏感性增強，最佳降解效率升高🚛🪅，最佳降解pH值降低。
Fig. 8. Effect of pH on the degradation efficiency of chlorophenols and halogenated pyridinols in UV/H2O2 process. Simulation conditions: T = 298 K, [each pollutant]0 = 10 μM, [H2O2]0 = 100 μM, [phosphate buffer]0 = 20 μM and simulated time = 10 min.
生態風險評估結果表明，隨著鹵代數目逐漸增加🧑🏿🚒，氯酚和鹵代吡啶酚的急性毒性、慢性毒性和生物累積效應不斷增強。大多數羥基化產物的生態毒性和生物累積效應低於其母體化合物，表明UV/H2O2工藝可有效降解鹵代芳香類汙染物並降低其對生態系統的毒性。但仍有少數毒性更高的產物🍄🟫，如對苯二酚類化合物🐫，需要更進一步的氧化和降解。
Fig. 9. LC50/EC50/ChV/BCF of chlorophenols and halogenated pyridinols to aquatic organisms.
張金林教授團隊自2006年開始從事環境中農藥等有機汙染物治理相關研究工作，在國家自然科學基金項目（31471786）資助下，取得了一系列創新性研究成果。安澤秀是我校2022年引進人才，校聘副教授。2022年畢業於山東大學環境研究院🧑🏻🎨，獲山東省優秀畢業生榮譽稱號💆🏻♂️。主要從事環境中農藥等有機汙染物的高級氧化降解機製研究🫒。目前以第一作者身份在環境生態學領域權威期刊（Chemical Engineering Journal、Water Research😗、Journal of Hazardous Material等）發表SCI收錄論文7篇🍤，積累了豐富的研究經驗。
原文鏈接🌧：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.131233
